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闪电和微弱的放电产生可净化大气的分子
Lightning and subvisible discharges produce molecules that clean the atmosphere by Pennsylvania State University闪电和微弱的放电产生可净化大气的分子由 美国宾夕法尼亚州立大学 Nitrogen, oxygen and water vapor molecules are broken apart by lightning and associated weaker electrical discharges, generating the reactive gases NO, O3, HO2, and the atmosphere's cleanser, OH. Credit: Jena Jenkins, Penn State氮,氧和水蒸气分子被雷击和相关的较弱的放电破坏,产生反应性气体NO,O3,HO2和大气清洁剂OH。图片提供:宾州州立大学Jena JenkinsLightning bolts break apart nitrogen and oxyg
2021-04-30 16:08:45
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雷击在地球生命起源中起着至关重要的作用:研究
由 英国利兹大学大约40亿年前的地球早期插图。信用:露西·恩特威斯(Lucy Entwisle)地质学家说,雷击与陨石一样重要,它们为创造生命出现在地球上的理想条件提供了条件。超过40亿年前,以陨石运送到地球的矿物一直被提倡为地球生命发展的关键成分。科学家认为,通过数十亿雷击,极少量的这些矿物也被带到了地球早期。但是现在,来自利兹大学的研究人员已经确定,雷击与陨石一样重要,可以执行这一基本功能并使生命得以彰显。他们说,这表明如果大气条件合适,生命可以在任何时间通过相同的机制在类似地球的行星上生长。这项研究是由本杰明·赫斯(Benjamin Hess)在利兹大学地球与环境学院的本科学习期间领导的。赫斯先生和他的导师正在研究一个巨大而原始的辉石样品,该辉石是闪电击中地面时产生的一块岩石。该样品是在2016年闪电袭击美国伊利诺伊州格伦艾林的一处房产时形成的,并捐赠给附近的惠顿学院的地质部门。利兹的研究人员最初对辉石的形成方式很感兴趣,但着迷于在Glen Ellyn样品中发现大量高度稀有的磷矿物质schreibersite。在伊利诺伊州格伦·艾林(Glen E
2021-03-17 18:48:23
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科学家开始建立我们星球的高精度数字孪生
苏黎世联邦理工学院 Simone Ulmer地球的数字孪生系统将以高分辨率对地球系统进行全面模拟,并作为例如指导适应气候变化措施的基础。信用:ESA我们星球的数字孪生子将在未来模拟地球系统。它旨在支持决策者采取适当措施,为极端事件做更好的准备。欧洲科学家和苏黎世联邦理工学院计算机科学家撰写的新战略文件显示了如何实现这一目标。为了在2050年之前实现气候中和,欧盟启动了两个雄心勃勃的计划:绿色交易和DigitalStrategy。作为其成功实施的关键组成部分,气候科学家和计算机科学家发起了“目的地地球”倡议,该倡议将于2021年中期开始,预计持续长达十年。在此期间,将创建一个高度精确的地球数字模型,即地球的数字孪生模型,以尽可能准确地绘制气候发展和极端事件的时空图。观测数据将被不断地整合到数字孪生中,以使数字地球模型更准确地用于监视演化并预测可能的未来轨迹。但是除了常规用于天气和气候模拟的观测数据外,研究人员还希望将有关人类活动的新数据整合到模型中。新的地球系统模型实际上将尽可能真实地表示地球表面上的所有过程,包括人类对水,食物和能源管理的影响以及物理地球系统中的过程。决策信息系统地球的数字孪生系统旨在成为一个信息系统,该系统可以开发和测试场景,这些场景可以显示出更多的可持续发展,从而更好地为政策提供信息。彼得·鲍尔(Peter Bauer)说:“例如,如果您打算在荷兰规划一个两米高的堤防,我可以浏览我的数字双胞胎中的数据,并检查堤防是否有可能仍能抵御2050年的预期极端事件。”是欧洲中距离天气预报中心(ECMWF)的研究副主任,也是目的地地球的共同发起人。数字孪生还将用于淡水和粮食供应或风电场和太阳能发电厂的战略规划。目的地地球背后的驱动力是ECMWF,欧洲航天局(ESA)和欧洲气象卫星开发组织(EUMETSAT)。鲍尔与其他科学家一起推动着地球数字孪生的气候科学和气象方面的发展,但他们也依靠苏黎世联邦理工学院和瑞士国家超级计算中心(CSCS)的计算机科学家的专业知识,即ETH教授Torsten Hoefler ,来自高性能计算系统研究所,以及CSCS主任Thomas Schulthess。为了在数字革命中迈出重要一步,鲍尔强调了将地球科学与计算机科学相结合的必要性。在最近的《自然计算科学》杂志上,来自地球和计算机科学领域的研究人员团队讨论了他们希望采用哪些具体措施来推进“地球系统科学的数字革命”,他们在其中看到了挑战以及可能的解决方案能够被找到的。天气和气候模型为基础在他们的论文中,研究人员回顾了自1940年代以来天气模型的稳定发展,这是一个悄悄发生的成功故事。可以说,气象学家开创了在世界上最大的计算机上对物理过程进行模拟的过程。作为物理学家和计算机科学家,CSCS的Schulthess坚信,当今的天气和气候模型非常适合为更多的科学学科确定如何有效使用超级计算机的全新方式。过去,天气和气候建模使用不同的方法来模拟地球系统。尽管气候模型代表了非常广泛的物理过程集,但它们通常会忽略小规模的过程,但是,这对于更精确的天气预报至关重要,而天气预报又将重点放在更少的过程上。数字孪生将把这两个领域融合在一起,并能够进行高分辨率模拟,描绘整个地球系统的复杂过程。但是,为了实现这一点,必须将仿真程序的代码适配于有望大大提高计算能力的新技术。利用当今可用的计算机和算法,很难以计划的一公里的极高分辨率执行高度复杂的仿真,因为数十年来,从计算机科学的角度来看,代码开发一直处于停滞状态。气候研究得益于能够通过新一代处理器获得更高性能而不必从根本上改变其程序的方法。每一代新处理器的这种免费性能提升大约在10年前就已停止。结果,当今的程序通常只能利用常规处理器(CPU)峰值性能的5%。为了实现必要的改进,作者强调了协同设计的需要,即同时进行并同时开发硬件和算法,正如CSCS在过去十年中成功展示的那样。他们建议特别注意通用数据结构,要计算的网格的优化空间离散化和时间步长的优化。科学家们还建议将用于解决科学问题的代码与在相应系统体系结构上最佳执行计算的代码分开。这种更灵活的程序结构将允许更快,更有效地切换到未来的体系结构。从人工智能中获利作者还看到了人工智能(AI)的巨大潜力。例如,它可用于数据同化或观察数据处理,模型中不确定物理过程的表示以及数据压缩。因此,AI可以加快仿真速度并从大量数据中筛选出最重要的信息。此外,研究人员认为,使用机器学习不仅可以使计算效率更高,而且可以帮助更准确地描述物理过程。科学家将他们的策略文件视为通往地球数字双胞胎的起点。在当今可用的计算机体系结构以及不久的将来预期的计算机体系结构中,基于图形处理单元(GPU)的超级计算机似乎是最有前途的选择。研究人员估计,要全面运行数字孪生系统,将需要一个带有约20,000个GPU的系统,消耗的功率估计为20MW。出于经济和生态方面的原因,这种计算机应在有足够CO 2中性发电量的位置操作。点击:查看更多其他分类文章查看更多生物学文章使用文章翻译功能 免责声明:福昕翻译只充当翻译功能,此文内容及相关信息仅为传递更多信息之目的,仅代表作者个人观点,与本网站无关,版权归原始网站所有。仅供读者参考,并请自行核实相关内容。若需要浏览原文、下载参考文献等,请自行搜索文中提到的原文网站进行阅读。来源于:phys
2021-02-25 16:25:56
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北冰洋被冰层覆盖,并充满淡水
由 阿尔弗雷德·韦格纳研究所在海平面低的冰川时期,与太平洋的交换被停止了,与北大西洋的交换被大大减少了,而北极盆地仍在接受淡水输入。交换只能通过格陵兰-苏格兰-里奇的狭窄网关进行。三个草图的顺序显示:(1)北冰洋的一段新鲜期,然后(2)当盐水进入北冰洋时,淡水释放到北大西洋,以及(3)北极冰盖突然融化。与相对温暖和咸的大西洋水接触。图片来源:阿尔弗雷德·韦格纳研究所/马丁·昆斯汀在过去的15万年中,北冰洋被厚达900米的架子冰覆盖着,并且至少两次充满了淡水。最新一期《自然》杂志报道了这一令人惊讶的发现是Alfred Wegener研究所和MARUM的科学家进行长期研究的结果。通过对海洋沉积物的成分进行详细分析,科学家可以证明北冰洋以及北欧海至少在两个冰期没有海盐。取而代之的是,在厚厚的冰盾下,这些海洋充满了大量的淡水。然后,这些水可以在很短的时间内释放到北大西洋。如此突然的淡水输入可以解释气候的快速波动,而此前却没有找到令人满意的解释。大约在60,000到70,000年前,在上一个冰川期的一个特别寒冷的时期,北欧和北美的大部分地区都被冰盖覆盖。从爱尔兰和苏格兰经过斯堪的纳维亚半岛到卡拉海(北冰洋)的东缘,欧洲的冰盖跨越了5000多公里。在北美,现在被称为加拿大的大部分地区被埋在两个大冰盖下。格陵兰岛和白令海海岸线的部分地区也被冰川化。北冰洋北面的冰情如何?它被厚厚的海冰覆盖了,还是漂浮在这些巨大冰原的舌头上,远远超出了北极?到目前为止,对这些问题的科学答案或多或少都是假设的。与陆地上的沉积物相反,不稳定的巨石,葡萄树和冰川谷是冰川的明显地标,迄今为止,在北冰洋只有很少的巨大冰架痕迹。不来梅大学阿尔弗雷德·韦格纳研究所亥姆霍兹极地和海洋研究中心(AWI)和MARUM海洋环境科学中心的地球科学家现在已经收集了北冰洋和北欧海洋的现有证据,并将其与新数据结合起来一个令人惊讶的结论。根据他们的研究,过去15万年来,北冰盖的漂浮部分覆盖了北冰洋的大部分地区。大约在70,000-60,000年前以及大约150,000-130,000年前。在这两个时期中,淡水在冰下蓄积,形成了数千年的完全新鲜的北冰洋。“这些结果意味着我们对冰川气候对北冰洋的了解发生了真正的变化。据我们所知,这是第一次考虑对北冰洋和北欧海进行全面更新,不仅一次,而且两次”的第一作者,阿尔弗雷德·韦格纳研究所(Alfred Wegener Institute)的地球化学家Walter Geibert博士说。沉积物中没有,因此一定没有盐水他们的发现基于对北冰洋,弗拉姆海峡和北欧海不同地区的十个沉积物岩心的地质分析。堆积的沉积物反映了过去冰川的气候历史。在调查和比较沉积物记录时,地球科学家发现,始终以相同的两个时间间隔缺少重要的指标。“在盐水中,天然铀的腐烂总是导致同位素the230的产生。该物质积聚在海底,由于其75,000年的半衰期,很长一段时间仍可被检测到”,Walter Geibert解释道。因此,地质学家经常使用这种or同位素作为天然时钟。“在这里,反复而广泛的缺席是向我们揭示发生了什么的赠品。根据我们的知识,对这种模式的唯一合理解释是,北冰洋在其较年轻的历史中两次被淡水充满-在冰冻和冰冻的环境中。液体形式”,也是来自AWI的合著者和微古生物学家Jutta Wollenburg博士解释说。北冰洋的新图景一个由多个海峡与北大西洋和太平洋相连的大海洋盆地怎么会变得完全新鲜?共同作者,地质学家Ruediger Stein教授说:“如果我们意识到在冰川期,全球海平面比今天低了130 m,并且北极的冰团可能进一步限制了海洋环流,那么这种情况是可以想象的。”在AWI和MARUM。诸如白令海峡或加拿大群岛的声音之类的浅层连接当时处于海平面之上,从而完全切断了与太平洋的连接。在北欧海域,延伸到海底的大型冰山或冰原限制了水团的交换。夏季的冰川,冰融化以及流入北冰洋的河流不断向该系统输送大量淡水,每年至少1200立方公里。这笔款项的一部分将被迫通过北欧海域,穿过格陵兰岛-苏格兰山脊中稀疏且较深的较深连接处进入北大西洋,从而阻碍了盐水向北渗透。这导致了北冰洋的新鲜化。沃尔特·吉伯特说:“一旦冰障机制失效,大量的盐水就会再次充满北冰洋。” “我们认为,这样一来,它便可以迅速取代较淡的淡水,从而导致将累积的淡水突然排放到北欧海的浅南边界格陵兰-苏格兰-里奇地区,进入北大西洋。”假设大量的淡水存储在北冰洋中并且可以快速释放,这将有助于理解过去一系列气候波动之间的联系。它还将为不同的过去海平面重建方法之间的明显差异提供解释。沃尔特·吉伯特解释说:“建议说,在某些寒冷时期,珊瑚礁的残骸表明其海平面要比南极冰芯的重建或小型海洋生物的钙质壳的重建高。” “如果我们现在接受,淡水不仅可能以固体形式储存在陆地上,而且其中一些还以液体形式储存在海洋中,从北冰洋释放的淡水也可能解释了上一个冰河时期某些突然的气候变化事件。在这样的事件中,格陵兰岛的温度在几年之内可能会上升8-10摄氏度,只是在几百年或数千年的过程中才恢复到原始的寒冷冰川温度。“我们在这里看到了地球系统过去的北极气候临界点的一个例子。现在我们需要更详细地研究这些过程是如何相互联系的,并评估北冰洋这一新概念如何帮助缩小我们的知识差距。 ,特别是考虑到人为气候变化的风险,” Walter Geibert说。 点击:查看更多其他分类文章 查看更多生物学文章 查看更多医学文章免责声明:福昕翻译只充当翻译功能,此文内容及相关信息仅为传递更多信息之目的,仅代表作者个人观点,与本网站无关,版权归原始网站所有。仅供读者参考,并请自行核实相关内容。若需要浏览原文、下载参考文献等,请自行搜索文中提到的原文网站进行阅读。来源于:phys
2021-02-06 16:50:00
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最近地球转得更快了
The Earth has been spinning faster lately最近地球转得更快了by Bob Yirka , Phys.org鲍勃·伊尔卡(Bob Yirka),Phys.orgPublic Domain公共领域Scientists around the world have noted that the Earth has been spinning on its axis faster lately—the fastest ever recorded. Several scientists have spoken to the press about the unusual phenomenon, with some pointing out that this past year saw some of the shortest days ever recorded.世界各地的科学家都注意到,最近地球自转的速度是有史以来最快的。一些科学家已经向媒体发表了有关这种异常现象的谈话,其中指出过去一年的一些记录是有史以来最短的。For m
2021-01-08 16:11:15
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